CN108388279B - 一种高速旋转机械设备的控制方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种高速旋转机械设备的控制方法及装置，该方法包括：在机械设备运转的过程中，监测机械设备的当前转速和当前加速度；根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；若所述当前加速度未超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值为第一预设转速阈值，若所述当前加速度超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到；若监测到的当前转速超过所述当前转速阈值，控制机械设备停止运转。这样，一方面在加速度出现波动但转速还未接近预设的转速阈值时机械设备不会被停机，避免误停机的情况；另一方面在加速度过大而导致转速快速增加到接近预设的转速阈值时机械设备能够被停机，避免安全事故。

Description

一种高速旋转机械设备的控制方法和装置

技术领域

本发明涉及机械控制技术领域，特别是涉及一种高速旋转机械设备的控制方法和装置。

背景技术

对于压缩机、汽轮机等高速旋转机械设备来说，随着转速的增加，离心应力也会随之增加。当转速过大时，机械设备可能会被严重损坏，从而引起设备事故和人身事故。为了避免这些事故，在机械设备运转过程中，若转速超过一定限制或加速度超过一定限制，则触发停机指令，以控制机械设备停止运转。但是，由于加速度信号的波动较大，加速度瞬时增大时可能并不会导致机械设备的转速过高，而此时，机械设备却很可能因为加速度超过限制而被停机，从而造成机械设备的误停机。为了避免这种误停机的情况，目前机械设备往往并不基于加速度来控制运转状态，但这样却又使得机械设备存在转速过大的风险，从而带来安全事故的隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种高速旋转机械设备的控制方法和装置，以在避免误停机的情况下，实现基于加速度对机械设备进行停机控制，从而避免转速过大的风险，排除安全事故的隐患。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种高速旋转机械设备的控制方法，该方法包括：

在机械设备运转的过程中，监测所述机械设备的当前转速和当前加速度；

根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，若所述当前加速度未超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值为第一预设转速阈值，若所述当前加速度超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到；

若监测到的当前转速超过所述当前转速阈值，控制所述机械设备停止运转。

可选的，所述根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值，具体为：

若所述当前转速超过第二预设转速阈值，根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，所述第二预设转速阈值小于所述第一预设转速阈值。

可选的，以初始转速阈值表示通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到的转速阈值，

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述初始转速阈值，

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值未超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述第二预设转速阈值。

可选的，若所述当前加速度超过预设加速度阈值，则所述当前转速阈值具体是根据所述机械设备的额定转速、所述第一预设转速阈值、下调系数以及所述当前加速度与所述预设加速度阈值之差而计算得到的。

可选的，所述下调系数是根据所述机械设备的惯性而设置的。

此外，本发明还提供了一种高速旋转机械设备的控制装置，包括：

监测单元，用于在机械设备运转的过程中，监测所述机械设备的当前转速和当前加速度；

确定单元，用于根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，若所述当前加速度未超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值为第一预设转速阈值，若所述当前加速度超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到；

控制单元，用于若监测到的当前转速超过所述当前转速阈值，控制所述机械设备停止运转。

可选的，所述确定单元，具体用于：

若所述当前转速超过第二预设转速阈值，根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，所述第二预设转速阈值小于所述第一预设转速阈值。

可选的，以初始转速阈值表示通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到的转速阈值，

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述初始转速阈值，

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值未超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述第二预设转速阈值。

可选的，若所述当前加速度超过预设加速度阈值，则所述当前转速阈值具体是根据所述机械设备的额定转速、所述第一预设转速阈值、下调系数以及所述当前加速度与所述预设加速度阈值之差而计算得到的。

可选的，所述下调系数是根据所述机械设备的惯性而设置的。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

在本发明实施例中，对于运转过程中的高速旋转机械设备来说，通过监测到的当前加速度来设置用于限制转速的当前转速阈值，当所述当前加速度过大时可以在预设的转速阈值的基础上适当降低作为当前转速阈值，这样，一方面使得在加速度出现波动但转速还未接近预设的转速阈值时机械设备不会被停机，从而避免误停机的情况，另一方面使得在加速度过大而导致转速快速增加到接近预设的转速阈值时机械设备能够被停机，从而避免安全事故，因此就实现了，在避免误停机的情况下，实现基于加速度对机械设备进行停机控制，从而避免转速过大的风险，排除安全事故的隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种高速旋转机械设备的控制方法流程图；

图2为本发明实施例提供的另一种高速旋转机械设备的控制方法流程图；

图3为本发明实施例提供的一种高速旋转机械设备的控制装置示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

发明人经过研究发现，为延长机械设备的使用寿命以及保护人身安全，现有技术中，当机械设备转速太快或者加速度过大时，触发停车信号，驱动机械设备停止工作，然而由于加速度信号的波动较大，加速度瞬时增大时可能并不会导致机械设备的转速过高，而此时，机械设备却很可能因为加速度超过限制而被停机，从而造成机械设备的误停机。

基于此，在本发明实施例中，提供了一种高速旋转机械设备的控制方法，同时对机械设备的转速和加速度进行监控，预先设定加速度保护启动点，通过监测到的当前加速度来设置当前转速阈值，当机械设备当前加速度过大时，可以在预设的转速阈值基础上适当降低作为当前转速阈值。

可见，通过本发明实施例提供的技术方案，一方面使得在加速度出现波动但转速还未接近预设的转速阈值时机械设备不会被停机，从而避免误停机的情况，另一方面使得在加速度过大而导致转速快速增加到接近预设的转速阈值时机械设备能够被停机，从而避免安全事故，因此就实现了，在避免误停机的情况下，实现基于加速度对机械设备进行停机控制，从而避免转速过大的风险，排除安全事故的隐患。

下面结合附图，通过实施例来详细说明本发明实施例中高速旋转机械设备的控制方法具体实现方式。

示例性方法

实施例一

参见图1，该图为本发明实施例提供的一种高速旋转机械设备的控制方法，该方法包括以下步骤：

S101：在机械设备运转的过程中，监测所述机械设备的当前转速和当前加速度。

S102：根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值。

其中，若所述当前加速度未超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值为第一预设转速阈值，若所述当前加速度超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到。

本实施例中，当机械设备运转工作时，监测机械设备的当前转速和当前加速度，并根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值。若当前加速度超过预设加速度阈值时，启动加速度保护机制，根据当前加速度对第一预设转速阈值进行降低得到当前转速阈值，即降低第一预设转速阈值，若监测到机械设备的当前转速超过了当前转速阈值，执行步骤S103。

若当前加速度未超过预设加速度阈值，则可以不启动加速度保护机制，机械设备的当前转速阈值仍为第一预设转速阈值，如果监测到机械设备的当前转速超过第一预设转速阈值，则执行步骤S103。

通过上述可知，当机械设备的当前加速度超过预设加速阈值时，启动加速度保护机制。而在实际应用中，本实施例的一些实施方式中，在此基础上可以设置了第二预设转速阈值，当机械设备的当前转速超过第二预设转速阈值时，则启动加速度保护机制，也即，S102可以具体为：若所述当前转速超过第二预设转速阈值，根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，所述第二预设转速阈值小于所述第一预设转速阈值。

可以理解的是，本实施例中，当机械设备的当前转速未超过第二预设转速阈值时，可以不考虑机械设备的当前加速度，不启动加速度保护机制，即不利用监测到的当前加速度确定当前转速阈值，机械设备的当前转速阈值仍等于第一预设转速阈值。

当机械设备的当前转速超过第二预设转速阈值时，启动加速度保护机制，该状态包括两种情况：

第一种情况，机械设备的当前加速度未超过预设加速度阈值，则机械设备的当前转速阈值为第一预设转速阈值。

第二种情况，机械设备的当前加速度超过预设加速度阈值，则根据当前加速度确定当前转速阈值，即根据当前加速度降低第一预设转速阈值。为了方便描述，下面以初始转速阈值表示通过当前加速度对第一预设阈值进行降低得到的转速阈值。

本实施例中，当通过当前加速度对第一预设转速阈值进行降低得到初始转速阈值时，需要考虑初始转速阈值与第二预设转速阈值的大小，从而决定机械设备当前转速阈值具体的取值，具体为：

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述初始转速阈值。

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值未超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述第二预设转速阈值。

为了便于理解，将初始转速阈值设置为S0，第一预设转速阈值为S1，第二预设转速阈值为S2，当前加速度为a，预设加速度阈值为a0，其中，S0小于S1，S2小于S1。当a>a0且S0>S2时，当前转速阈值S＝S0；当a>a0且S0<S2时，当前转速阈值S＝S2。也就是说，当机械设备的当前加速度超过预设加速度阈值时，机械设备的当前转速阈值具体为初始转速阈值、第二预设转速阈值二者中较大的值。

在一些实施方式中，若机械设备的当前加速度超过预设加速度阈值时，所述根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值，具体为：所述当前转速阈值具体是根据所述机械设备的额定转速、所述第一预设转速阈值、下调系数以及所述当前加速度与所述预设加速度阈值之差而计算得到的。

其中，额定转速是指机械设备在额定功率下的转速，而额定功率是机械设备出厂时已规定，也就是说机械设备的额定转速是固定的，而且额定转速小于第一预设转速阈值。

具体应用时，可以参见以下计算公式：

其中，V表示当前转速阈值，V_rated表示额定转速，V₁表示第一预设转速阈值，K表示下调系数，a表示当前加速度，a₀表示预设加速度阈值。

需要说明的是，下调系数K与机械设备整个***的惯性有关，是根据所述机械设备的惯性而设置的。机械设备的惯性越大，即加速度改变的越慢，则K越大，即第一预设转速阈值的下调比例越大；如果惯性很小，加速度改变很快，***比较灵敏，则K可以调小，则第一预设转速阈值的下调比例较小。

需要说明的是，实际应用中，预设加速度阈值、第一预设转速阈值、第二预设转速阈值具体取值可以根据机械设备的性能和/或相关经验设定。

S103：若监测到的当前转速超过所述当前转速阈值，控制所述机械设备停止运转。

本实施例中，当机械设备的当前转速超过当前转速阈值时，控制机械设备停止运转，避免转速过快导致机械设备损坏。

利用本发明实施例提供的高速旋转机械设备的控制方法，对于运转过程中的高速旋转机械设备来说，通过监测到的当前加速度来设置用于限制转速的当前转速阈值，当所述当前加速度过大时可以在预设的转速阈值的基础上适当降低作为当前转速阈值，这样，一方面使得在加速度出现波动但转速还未接近预设的转速阈值时机械设备不会被停机，从而避免误停机的情况，另一方面使得在加速度过大而导致转速快速增加到接近预设的转速阈值时机械设备能够被停机，从而避免安全事故，因此就实现了，在避免误停机的情况下，实现基于加速度对机械设备进行停机控制，从而避免转速过大的风险，排除安全事故的隐患。

为了便于理解，下面结合实施例二对本发明的技术方案进行解释说明。

实施例二

参见图2，该图为本发明实施例提供的另一种高速旋转机械设备的控制方法流程图，该方法包括：

S201：监测机械设备的当前转速。

本实施例中，实时监测机械设备的当前转速，并判断当前转速是否超过第二预设阈值，当监测到机械设备的当前转速未超过第二预设转速阈值时，可以选择不监测机械设备的当前加速度，即在当前转速未超过第二预设转速阈值的情况下，可以不考虑当前加速度的大小，机械设备的当前转速阈值为第一预设阈值。如果当前转速超过第二预设转速阈值，执行步骤S202。

S202：若当前转速超过第二预设转速阈值时，则监测机械设备的当前加速度，并判断当前加速度是否超过预设加速度阈值。

本实施例中，若当前加速度未超过预设加速度阈值，则机械设备的当前转速阈值为第一预设阈值，执行步骤S207；若当前加速度超过预设加速度阈值时，执行步骤S203。

S203：若当前加速度超过预设加速度阈值，则根据监测到的当前加速度对第一预设转速阈值进行降低，得到初始转速阈值。

S204：判断初始转速阈值是否超过第二预设转速阈值，如果是，则执行步骤S205；如果否，则执行步骤S206。

S205：将当前转速阈值设置为初始转速阈值。

S206：将当前转速阈值设置为第二预设转速阈值。

S207：若检测到当前转速超过当前转速阈值，则控制机械设备停止运转。

其中，第二预设转速阈值小于第一预设转速阈值，初始转速阈值小于第一预设转速阈值。

需要说明的是，本实施例中各步骤的具体实现可以参见图1所述方法实施例，在此不再赘述。

通过本发明实施例提供的方法，通过设置第二预设转速阈值，在当前转速未超过第二预设转速阈值的情况下，可以不监测机械设备的当前加速度，在当前转速超过第二预设转速阈值时，监测机械设备的当前加速度，从而可以减少对监测设备的资源消耗；当所述当前加速度过大时可以在预设的转速阈值的基础上适当降低作为当前转速阈值，一方面使得在加速度出现波动但转速还未接近预设的转速阈值时机械设备不会被停机，从而避免误停机的情况，另一方面使得在加速度过大而导致转速快速增加到接近预设的转速阈值时机械设备能够被停机，从而避免安全事故。

示例性装置

基于本发明实施例提供的高速旋转机械设备的控制方法，本发明还提供了一种高速旋转机械设备的控制装置，下面结合附图对该控制装置进行介绍。

参见图3，该图为本发明实施例提供的一种高速旋转机械设备的控制装置示意图，该控制装置300包括：

监测单元301，用于在机械设备运转的过程中，监测所述机械设备的当前转速和当前加速度。

确定单元302，用于根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，若所述当前加速度未超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值为第一预设转速阈值确定为当前转速阈值，若所述当前加速度超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到。

控制单元303，用于若监测到的当前转速超过所述当前转速阈值，控制所述机械设备停止运转。

在一些实施方式中，所述确定单元302，具体用于：

若所述当前转速超过第二预设转速阈值，根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，所述第二预设转速阈值小于所述第一预设转速阈值。

具体实现时，以初始转速阈值表示通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到的转速阈值，若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述初始转速阈值，若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值未超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述第二预设转速阈值。

在一些实施方式中，若所述当前加速度超过预设加速度阈值，则所述当前转速阈值具体是根据所述机械设备的额定转速、所述第一预设转速阈值、下调系数以及所述当前加速度与所述预设加速度阈值之差而计算得到的。

其中，所述下调系数是根据所述机械设备的惯性而设置的。

需要说明的是，本实施例中各单元的具体设置和实现可以参见图1和图2所述方法实施例，在此不再赘述。

通过本发明实施例提供的控制装置，对于运转过程中的高速旋转机械设备来说，通过监测到的当前加速度来设置用于限制转速的当前转速阈值，当所述当前加速度过大时可以在预设的转速阈值的基础上适当降低作为当前转速阈值，这样，一方面使得在加速度出现波动但转速还未接近预设的转速阈值时机械设备不会被停机，从而避免误停机的情况，另一方面使得在加速度过大而导致转速快速增加到接近预设的转速阈值时机械设备能够被停机，从而避免安全事故，因此就实现了，在避免误停机的情况下，实现基于加速度对机械设备进行停机控制，从而避免转速过大的风险，排除安全事故的隐患。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

对于装置实施例而言，由于其基本对应于方法实施例，所以相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的***实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (8)

1.一种高速旋转机械设备的控制方法，其特征在于，包括：

在机械设备运转的过程中，监测所述机械设备的当前转速和当前加速度；

根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，若所述当前加速度未超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值为第一预设转速阈值，若所述当前加速度超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到；若所述当前加速度超过预设加速度阈值，则所述当前转速阈值具体是根据所述机械设备的额定转速、所述第一预设转速阈值、下调系数以及所述当前加速度与所述预设加速度阈值之差而计算得到的；

若监测到的当前转速超过所述当前转速阈值，控制所述机械设备停止运转。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值，具体为：

若所述当前转速超过第二预设转速阈值，根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，所述第二预设转速阈值小于所述第一预设转速阈值。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，以初始转速阈值表示通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到的转速阈值，

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述初始转速阈值，

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值未超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述第二预设转速阈值。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述下调系数是根据所述机械设备的惯性而设置的。

5.一种高速旋转机械设备的控制装置，其特征在于，包括：

监测单元，用于在机械设备运转的过程中，监测所述机械设备的当前转速和当前加速度；

确定单元，用于根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，若所述当前加速度未超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值为第一预设转速阈值，若所述当前加速度超过预设加速度阈值则所述当前转速阈值通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到；若所述当前加速度超过预设加速度阈值，则所述当前转速阈值具体是根据所述机械设备的额定转速、所述第一预设转速阈值、下调系数以及所述当前加速度与所述预设加速度阈值之差而计算得到的；

控制单元，用于若监测到的当前转速超过所述当前转速阈值，控制所述机械设备停止运转。

6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述确定单元，具体用于：

若所述当前转速超过第二预设转速阈值，根据监测到的当前加速度确定当前转速阈值；其中，所述第二预设转速阈值小于所述第一预设转速阈值。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，以初始转速阈值表示通过所述当前加速度对所述第一预设转速阈值进行降低而得到的转速阈值，

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述初始转速阈值，

若所述当前加速度超过所述预设加速度阈值且所述初始转速阈值未超过所述第二预设转速阈值，则所述当前转速阈值具体为所述第二预设转速阈值。

8.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述下调系数是根据所述机械设备的惯性而设置的。

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